CN220250980U - 一种断层隧道微小位移检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种断层隧道微小位移检测装置，该装置包括设置在断层两侧的支撑墩，架设在两支撑墩上的细钢丝，拨动器、动力供应单元、控制器以及记录器；其中，细钢丝上装配所述拨动器以及记录器；动力供应单元，用于为拨动器、控制器、记录器供电；所述拨动器，用于对细钢丝进行设定频率的拨动；控制器，用于对拨动器的拨动频率进行设定；记录器，用于通过接触于细钢丝的探头记录细钢丝每次波动之后振动振幅和振动频率，并将振动振幅和振动频率传送给计算机进行断层隧道微小位移运动的计算。本实用新型装置对于断层错断距离测量、定时检测有很好的适应性，动力供应单元、控制器以及记录器使得断层隧道测试更可靠、可控。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道位移监测领域，尤其涉及一种断层隧道微小位移检测装置。
背景技术
目前，位移测量技术主要分为两类，即光学测量技术和电学测量技术，以及围绕二者衍生出的测量技术。在断层隧道位移检测中，因洞室内环境复杂，水分对光折射等原因对测量精度有一定影响，且需持续用电，易对微小精细单元造成较大磨损。
实用新型内容
为克服现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种断层隧道微小位移检测装置。
本实用新型是这样实现的，一种断层隧道微小位移检测装置，该装置包括设置在断层两侧的支撑墩，架设在两支撑墩上的细钢丝，拨动器、动力供应单元、控制器以及记录器；其中，所述细钢丝上装配所述拨动器以及记录器；所述动力供应单元，用于为所述拨动器、控制器、记录器供电；所述拨动器，用于对所述细钢丝进行设定频率的拨动；所述控制器，用于对拨动器的拨动频率进行设定；所述记录器，用于通过接触于细钢丝的探头记录细钢丝每次波动之后振动振幅和振动频率，并将振动振幅和振动频率传送给计算机进行断层隧道微小位移运动的计算。
优选地，所述拨动器包括直流电源驱动的电机，电机转轴上安装拨片；其中，通过控制电机的转速以使拨片对所述细钢丝进行设定频率的拨动。
优选地，所述动力供应单元包括直流电源，所述直流电源与拨动器的电机电连接。
优选地，所述控制器为用于调节电机转速以控制拨动间隔的继电器；所述记录器包括用于记录每次拨动后细钢丝的振动参数的记录仪以及测量每次拨动后细钢丝的振动参数的测量仪。
相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型装置对于断层错断距离测量、定时检测有很好的适应性，动力供应单元、控制器以及记录器使得断层隧道测试更可靠、可控；
（2）本实用新型装置中支撑墩设置完成固定细钢丝后，当施工结束其他影响振动的因素停止后，即可测量，且不会受施工过程的影响；
（3）本实用新型装置设置快捷方便，可在探洞中设置，也可在施工隧道中设置。
附图说明
图1是本实用新型装置在断层隧道的平洞内的布置示意图；
图2是图1中平洞内微小位移检测装置的放大结构示意图；
图3是本实用新型装置中拨动器拨片的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1~3所示，其中，图1是本实用新型装置在断层隧道的平洞内的布置示意图；图2是图1中平洞内微小位移检测装置的放大结构示意图；图3是本实用新型装置中拨动器拨片的结构示意图。
本实用新型公开了一种断层隧道微小位移检测装置，该装置包括设置在断层两侧的支撑墩1，架设在两支撑墩1上的细钢丝2，拨动器3、动力供应单元4、控制器5以及记录器6；其中，所述细钢丝2上装配所述拨动器3以及记录器6；所述动力供应单元4，用于为所述拨动器3、控制器5、记录器6供电；所述拨动器3，用于对所述细钢丝2进行设定频率的拨动；所述控制器5，用于对拨动器3的拨动频率进行设定；所述记录器6，用于通过接触于细钢丝2的探头记录细钢丝2每次波动之后振动振幅和振动频率，并将振动振幅和振动频率传送给计算机进行断层隧道微小位移运动的计算。
可实现对所述细钢丝2设定频率的拨动的现有实施方式均可以用于解释本实用新型，具体地，在本实用新型实施例中，该拨动器3包括直流电源驱动的电机以及安装在电机转轴上的拨片3-1，通过常用的控制开关控制电机的转速以使拨片3-1对所述细钢丝2进行设定频率的拨动。容易理解的是，出于结构强度考虑，拨片3-1选择风扇扇叶的弧形结构，因此其转动方向是固定只能以拨片3-1的凸起部分去拨动；同时为了拨动的稳定性，在电机远离拨片3-1方向的另一端加装支撑杆，类似于将该拨动器3架起，以保证更加稳定的拨动力。
在本实用新型实施例中，所述细钢丝具体指直径1~10mm内的钢丝。
可实现为所述拨动器3提供动力的现有技术均可以用于解释本实用新型，具体地，在本实用新型实施例中，所述动力供应单元4包括直流电源，所述直流电源与拨动器3的电机电连接。在本实用新型实施例中，考虑上述拨动器3拨片3-1的扇叶的弧形结构设置，电机的反向转动会导致拨片3-1不能拨动或卡在细钢丝2的情况，因此，动力供应单元4优选为直流电供电，蓄电池为直流电源亦可采用，若为交流电供电，则需将交流电转换为直流电，比如若采用交流电则每0.02s转换一次正负极。
可实现上述控制器5、记录器6的现有技术均可用于解释本实用新型，具体地，所述控制器5为用于控制拨动间隔的继电器，所述记录器6为用于记录每次拨动后细钢丝2的振动参数的记录仪，且所述记录器6中还包括测量细钢丝2拨动后振动参数的振动测量仪。在本实用新型实施例中，控制器5可通过设置继电器或已成熟的其他编程及电子元件实现，所述记录器6包括用于记录每次拨动后细钢丝2的振动参数的记录仪以及测量每次拨动后细钢丝2的振动参数的测量仪。
随着支撑墩1的移动，细钢丝2会发生伸缩运动，由于固定细钢丝2后随着松紧程度的变化其振动的频率和幅度会发生变化，本实用新型由此出发测量细钢丝2的振动参数，然后从变化的频率和幅度去计算钢丝的长度变化即为细钢丝2穿过的断层相对位移从而达到测量微小位移。
在本实用新型的实际应用过程中，在测量前应现场测试在钢丝最佳变化范围内，使其能正常工作，使得测量的结果更加准确，就测量点而言可看作简谐振动，计算机根据振动振幅和振动频率进行断层隧道微小位移运动的计算，其基本原理如下：
根据简谐振动的定义，振动物体的振动频率与其弹性恢复力和质量有关，可以表示为：
（1）
其中，f表示振动频率，k表示物体的弹性恢复力常数，m表示物体的质量。
振幅是指振动物体的最大位移，其与振动物体的能量有关。在简谐振动中，振幅与位移的关系可以表示为：
（2）
其中，x表示物体在任意时刻的位移，A表示振幅，ω表示角频率，t表示时间，φ表示相位角。
综合以上两个公式（1）、（2），可以得到简谐振动中振幅与频率的关系：
（3）
由于简谐振动中，振幅是恒定的，因此振幅与频率成反比例关系，即当频率增大时，振幅减小；当频率减小时，振幅增大。
本实用新型装置对于断层错断距离测量、定时检测有很好的适应性，动力供应单元4、控制器5以及记录器6使得断层隧道测试更可靠、可控；此外，本实用新型装置中支撑墩1设置完成固定细钢丝2后，当施工结束，其他影响振动的因素停止后，即可测量，且不会受施工过程的影响；另外，本实用新型装置设置快捷方便，可在探洞中设置，也可在施工隧道中设置。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种断层隧道微小位移检测装置，其特征在于，该装置包括设置在断层两侧的支撑墩，架设在两支撑墩上的细钢丝，拨动器、动力供应单元、控制器以及记录器；其中，所述细钢丝上装配所述拨动器以及记录器；所述动力供应单元，用于为所述拨动器、控制器、记录器供电；所述拨动器，用于对所述细钢丝进行设定频率的拨动；所述控制器，用于对拨动器的拨动频率进行设定；所述记录器，用于通过接触于细钢丝的探头记录细钢丝每次波动之后振动振幅和振动频率，并将振动振幅和振动频率传送给计算机进行断层隧道微小位移运动的计算。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拨动器包括直流电源驱动的电机，电机转轴上安装拨片；其中，通过控制电机的转速以使拨片对所述细钢丝进行设定频率的拨动。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述动力供应单元包括直流电源，所述直流电源与拨动器的电机电连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制器为用于调节电机转速以控制拨动间隔的继电器；所述记录器包括用于记录每次拨动后细钢丝的振动参数的记录仪以及测量每次拨动后细钢丝的振动参数的测量仪。
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